JP2021147522A - Prepreg and fiber-reinforced plastic - Google Patents
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- Reinforced Plastic Materials (AREA)
Abstract
Description
本発明はプリプレグ及び繊維強化プラスチックに関する。 The present invention relates to prepregs and fiber reinforced plastics.
従来、貨物自動車のボディーやプレジャーボートなどを構成する部材として繊維強化プラスチック(FRP)が広く利用されている。
該繊維強化プラスチックの多くは、ガラスマットを型に設置して、その後熱硬化樹脂を注入して成型する方法が一般的であるが、不飽和ポリエステル樹脂などの熱硬化性樹脂が未硬化状態でガラスマットなどの基布に含浸されているプリプレグと称される素材を使って製造される方法もある。
プリプレグを使用する製法では、繊維強化プラスチックは、このようなプリプレグを必要に応じて複数枚重ね合わせた上で熱プレスすることによって作製されている。
Conventionally, fiber reinforced plastic (FRP) has been widely used as a member for a body of a freight vehicle, a pleasure boat, and the like.
Most of the fiber reinforced plastics are generally molded by placing a glass mat in a mold and then injecting a thermosetting resin into the mold, but the thermosetting resin such as an unsaturated polyester resin is in an uncured state. There is also a method of manufacturing using a material called prepreg impregnated in a base cloth such as a glass mat.
In the manufacturing method using prepregs, the fiber reinforced plastic is produced by stacking a plurality of such prepregs as required and then heat-pressing them.
従来の繊維強化プラスチックは、基布が炭素繊維であったり、熱硬化性樹脂がエポキシ樹脂であったりしており、ガラスマットと不飽和ポリエステル樹脂との組み合わせ以外のものも広く知られている(下記特許文献1参照)。
昨今の繊維強化プラスチックでは、基布に担持させる樹脂として熱可塑性樹脂が採用されたりもしている。
In conventional fiber reinforced plastics, the base cloth is carbon fiber and the thermosetting resin is epoxy resin, and other than the combination of glass mat and unsaturated polyester resin is widely known (). See
In recent fiber reinforced plastics, thermoplastic resins are sometimes used as the resins to be supported on the base fabric.
基布に熱可塑性樹脂を担持させた繊維強化プラスチックは、加熱することで易変形性を示すことから成形性に優れる反面、製品としての耐熱性は、熱硬化性樹脂が使用されているものの方が優れている。 Fiber reinforced plastics with a thermoplastic resin supported on the base cloth are excellent in moldability because they are easily deformed by heating, but the heat resistance of the product is that those using thermosetting resin. Is excellent.
上記の特許文献1に示されているように繊維強化プラスチックにおいては、耐熱性のみならず難燃性を賦与することも検討されている。
一般に求められるプラスチックの難燃性は、着炎後の自消性程度であるが、耐火・耐炎性を発揮する程度にまで難燃性が向上すると、これまでは金属などの不燃材しか使用できなかった箇所にまで繊維強化プラスチックの適用範囲を拡大させることができる。
しかしながら、そのような難燃性に優れた繊維強化プラスチックや、このような繊維強化プラスチックを製造するのに適したプリプレグはこれまで提供されてはいない。
そこで本発明は従来のものに比べて高い難燃性を示す繊維強化プラスチックおよびプリプレグを提供することを課題としている。
As shown in
Generally, the flame retardancy of plastics is about self-extinguishing after ignition, but if the flame retardancy is improved to the extent that it exhibits fire resistance and flame resistance, only non-combustible materials such as metals can be used so far. The scope of application of fiber reinforced plastics can be expanded to areas where they did not exist.
However, fiber reinforced plastics having excellent flame retardancy and prepregs suitable for producing such fiber reinforced plastics have not been provided so far.
Therefore, an object of the present invention is to provide a fiber reinforced plastic and a prepreg that exhibit higher flame retardancy than conventional ones.
上記課題を解決するために本発明は、
一又は複数の基布と、該基布に担持された樹脂とを備えた繊維強化プラスチックであって、
少なくとも1つの前記基布が鉱物繊維で構成された糸で織られた織物で、
前記樹脂がフェノール樹脂であり、
前記鉱物繊維が65質量%を超え85質量%未満の割合で含有されている繊維強化プラスチック、を提供する。
In order to solve the above problems, the present invention
A fiber reinforced plastic comprising one or more base fabrics and a resin supported on the base fabrics.
A woven fabric in which at least one of the base fabrics is woven with threads composed of mineral fibers.
The resin is a phenol resin,
Provided is a fiber reinforced plastic, which contains the mineral fibers in a proportion of more than 65% by mass and less than 85% by mass.
上記課題を解決するために本発明は、
基布と、該基布に担持された未硬化状態の樹脂とを備えたプリプレグであって、
前記基布が鉱物繊維で構成された糸で織られた織物で、前記樹脂がフェノール樹脂であり、前記鉱物繊維が65質量%を超え85質量%未満の割合で含有されているプリプレグ、を提供する。
In order to solve the above problems, the present invention
A prepreg comprising a base cloth and an uncured resin supported on the base cloth.
Provided is a prepreg in which the base fabric is a woven fabric woven with threads composed of mineral fibers, the resin is a phenol resin, and the mineral fibers are contained in a proportion of more than 65% by mass and less than 85% by mass. do.
本発明によれば、難燃性に優れた繊維強化プラスチック、及び、このような繊維強化プラスチックを製造するのに適したプリプレグが提供され得る。 According to the present invention, a fiber reinforced plastic having excellent flame retardancy and a prepreg suitable for producing such a fiber reinforced plastic can be provided.
本発明の実施の形態について図を参照しつつ説明する。
まず、プリプレグについて説明する。
本実施形態のプリプレグ1は、繊維織物からなる基布10と、該基布10に含浸された状態で担持されている未硬化状態の樹脂(図示せず)とを備えている。
本実施形態における前記基布10は、鉱物繊維で構成された糸で織られた織物である。
本実施形態のプリプレグ1は、前記樹脂がフェノール樹脂であり、前記鉱物繊維が65質量%を超え85質量%未満の割合で含有されている。
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
First, the prepreg will be described.
The
The
In the
本実施形態のプリプレグ1は、後段において説明するように難燃性に優れた繊維強化プラスチック100の形成材料として用いられる。
なかでも、単に難燃性に優れるだけでなく、一面側から炎を浴びた際にこの炎が他面側に抜けないような耐炎性に優れた繊維強化プラスチック100の形成材料として用いられる。
より具体的には、本実施形態のプリプレグ1は、一面側から800℃の炎を10分間あてた際に炎が貫通しない繊維強化プラスチック100の形成材料として用いられる。
The
Among them, it is used as a material for forming a fiber reinforced
More specifically, the
上記のような優れた難燃性を繊維強化プラスチック100に発揮させるべく、本実施形態のプリプレグ1は、前記のように基布10が鉱物繊維織物となっている。
本実施形態の基布10は、互いに並行するように配された複数の経糸11と、該経糸に直交する方向に延在し且つ互いに並行するように配された複数の緯糸12とを備えている。
本実施形態の基布10は、平織物であっても、綾織物であっても、朱子織物であってもよい。
平織物は、引張応力などが加わった際に隣り合う経糸どうしの間や、隣り合う緯糸どうしの間に隙間が形成され難い。
したがって、当該平織物を基布10に採用することは、接炎時に炎が貫通し難い繊維強化プラスチック100が得られ易くなる点において有利となる。
一方で綾織物や朱子織物は、経糸や緯糸の繊度や打ち込み本数が同じ状態で比較すると平織物に比べてしなやかさに優れる。
したがって、綾織物や朱子織物を基布10に採用することは、繊維強化プラスチック100を作製する際の成形性を良好にするにおいて有利となる。
前記基布10は、織目がある程度細かいことが好ましく、経糸11と緯糸12との織密度(1インチ当たりの打ち込み本数)が一定以上であることが好ましい。
経糸11と緯糸12とのそれぞれの織密度は、9本/インチ以上であることが好ましく、10本/インチ以上であることがより好ましく、11本/インチ以上であることがさらに好ましい。
経糸11と緯糸12とのそれぞれの織密度は、12本/インチ以上であってもよく、13本/インチ以上であってもよい。
経糸11と緯糸12とのそれぞれの織密度は、90本/インチ以下であることが好ましく、80本/インチ以下であることがより好ましく、70本/インチ以下であることがさらに好ましい。
経糸11と緯糸12とのそれぞれの織密度は、60本/インチ以下であってもよく、50本/インチ以下であってもよい。
経糸11と緯糸12とは、織密度が同じであっても異なっていてもよい。
In the
The
The
In plain woven fabrics, it is difficult for gaps to be formed between adjacent warp threads or between adjacent weft threads when tensile stress or the like is applied.
Therefore, it is advantageous to adopt the plain woven fabric for the
On the other hand, twill woven fabrics and red woven fabrics are superior in suppleness to plain woven fabrics when compared with the same fineness and number of threads of warp and weft.
Therefore, adopting a twill woven fabric or a red woven fabric for the
The
The weaving densities of the
The weaving densities of the
The weaving densities of the
The weaving densities of the
The
本実施形態の経糸11と緯糸12とは、スパン糸であってもフィラメント糸であってもよい。
本実施形態の経糸11と緯糸12とが前記フィラメント糸である場合、これらの糸は、モノフィラメント糸であってもマルチフィラメント糸であってもよい。
本実施形態の経糸11と緯糸12とがマルチフィラメント糸である場合、これらの糸は、フィラメントを引き揃えただけのロービング(引き揃え糸)であっても、撚りが加わったヤーン(撚糸)であってもよい。
The
When the
When the
本実施形態の経糸11と緯糸12とが撚糸である場合、これらの糸は、拠り数が500回/m未満の甘撚糸であっても、拠り数が500回/m以上1000回/m未満の中撚糸であってもよい。
これらの糸は、拠り数が1000回/m以上2500回/m未満の強撚糸であっても、拠り数が2500回/m以上の超強撚糸であってもよい。
When the
These yarns may be strong twisted yarns having a number of reliance of 1000 times / m or more and less than 2500 times / m, or super strong twisted yarns having a number of reliance of 2500 times / m or more.
本実施形態における前記基布10は、前記経糸11と前記緯糸12との内の少なくとも一方がマルチフィラメント糸であることが好ましく、両方がマルチフィラメント糸であることがより好ましい。
本実施形態における前記基布10は、経糸11と緯糸12との両方がマルチフィラメント糸となっている。
In the
In the
通常、隣り合う2本の経糸11の間に形成されている隙間や、隣り合う2本の緯糸12の間に形成されている隙間は、樹脂のみが存在することになるため糸が存在している箇所に比べて接炎に際して炎が通過し易くなる可能性がある。
織布では、図3に示すように、隣り合う2本の緯糸12の内の一方の緯糸12(12a)が経糸11の下側を通り、他方の緯糸12(12b)が経糸11の上側を通る箇所において、経糸11の隣りに経糸11の厚さに応じて隙間Vが形成され易い。
即ち、隣り合う2本の緯糸12が上下から経糸11を挟み込む状態になった箇所においては、図に示すように、経糸11の側縁部と、下側の緯糸12aの上縁部と、上側の緯糸12bの下縁部とに囲まれた三角形の隙間Vが形成され得る。
尚、緯糸12の横にも同様に隙間Vが形成され得る。
即ち、隣り合う2本の経糸11の内の一方の経糸11が緯糸12の下側を通り、他方の経糸11が緯糸12の上側を通る箇所においても、緯糸12の隣りに該緯糸12の厚さに応じて三角形の隙間Vが形成され得る。
Normally, there are threads in the gaps formed between the two
In the woven fabric, as shown in FIG. 3, one of the two adjacent weft threads 12 (12a) passes under the
That is, at a position where two
A gap V may be formed on the side of the
That is, even in a place where one of the two
前記基布10を、平織の織布で構成させると、縦方向、横方向とのそれぞれにおいて経糸11と緯糸12とが交互に現れる形になって前記隙間Vの形成され得る箇所が多くなるが、朱子織物や綾織物の場合、このような隙間Vの形成され得る箇所が平織物に比べて少なくなる。
When the
前記基布10は、モノフィラメント糸で織製されたものに比べ、経糸11や緯糸12が、マルチフィラメント糸で構成されていることで経糸11や緯糸12が扁平形状に変形し易く、これらの隙間Vの面積が小さくなり得る。
経糸11や緯糸12がマルチフィラメント糸であっても、当該マルチフィラメント糸が強撚糸や超強撚糸などであると扁平な形状となり難く、隙間Vの面積を小さくさせ難い。
そのような観点から本実施形態における経糸11や緯糸12は、ロービングであることが好ましく、撚糸であっても甘撚糸が中撚糸であることが好ましい。
Compared to the
Even if the
From such a viewpoint, the
前記経糸11と前記緯糸12とは、フィラメントの太さや本数などが互いに共通していても異なっていてもよい。
前記経糸11や前記緯糸12を構成するフィラメントの繊度は、例えば、0.5dtex以上であることが好ましく、1dtex以上であることがより好ましく、1.5dtex以上であることがさらに好ましい。
前記経糸11や前記緯糸12を構成するフィラメントの繊度は、10dtex以下であることが好ましく、8dtex以下であることがより好ましく、6dtex以下であることがさらに好ましい。
鉱物繊維を構成する鉱物の密度は、通常、2.0g/cm3〜3.0g/cm3であり、前記フィラメントの太さ(直径)は、通常、5μm以上25μm以下とされる。
前記フィラメントの太さは、該フィラメントの断面積を求め、該断面積と同じ面積の円の直径として算出することができる。
The
The fineness of the filaments constituting the
The fineness of the filaments constituting the
The density of the minerals constituting the mineral fibers is usually 2.0 g / cm 3 to 3.0 g / cm 3 , and the thickness (diameter) of the filament is usually 5 μm or more and 25 μm or less.
The thickness of the filament can be calculated as the diameter of a circle having the same area as the cross-sectional area by obtaining the cross-sectional area of the filament.
前記経糸11や前記緯糸12は、1本の糸を構成するフィラメントの数が200本以上であることが好ましい。
該フィラメントの数は、250本以上であることがより好ましく、300本以上であることがさらに好ましい。
該フィラメントの数は、400本以上であってもよく、500本以上であってもよい。
該フィラメントの数は、2000本以下であることが好ましく、1800本以下であることがより好ましい。
該フィラメントの数は、1600本以下であってもよく、1400本以下であってもよく、1200本以下であってもよい。
The
The number of the filaments is more preferably 250 or more, and further preferably 300 or more.
The number of the filaments may be 400 or more, or 500 or more.
The number of the filaments is preferably 2000 or less, and more preferably 1800 or less.
The number of the filaments may be 1600 or less, 1400 or less, or 1200 or less.
経糸11と緯糸12とのそれぞれの繊度(総繊度)は、500dtex以上であることが好ましく、550dtex以上であることがより好ましく、600dtex以上であることがさらに好ましい。
経糸11と緯糸12とのそれぞれの繊度は、700dtex以上であってもよく、800dtex以上であってもよい。
経糸11と緯糸12とのそれぞれの繊度は、5000dtex以下であることが好ましく、4500dtex以下であることがより好ましく、4000dtex以下であることがさらに好ましい。
経糸11と緯糸12とのそれぞれの繊度は、3500dtex以下であってもよく、3000dtex以下であってもよい。
経糸11と緯糸12とは、繊度が同じであっても異なっていてもよい。
The fineness (total fineness) of the
The fineness of each of the
The fineness of each of the
The fineness of each of the
The
前記基布10は、カバーファクターが1000以上であることが好ましい。
前記基布10のカバーファクターは、1100以上であることがより好ましく、1200以上であることがさらに好ましく、1300以上であることが特に好ましい。
前記基布10のカバーファクターは、1400以上であってもよく、1500以上であってもよい。
前記基布10のカバーファクターは、3500以下であることが好ましく、3300以下であることがより好ましく、3100以下であることが特に好ましい。
前記基布10のカバーファクターは、3000以下であってもよく、2900以下であってもよい。
The
The cover factor of the
The cover factor of the
The cover factor of the
The cover factor of the
前記基布10のカバーファクターは、下記式によって求められる。
CF=Nw・(Dw1/2)+Nf・(Df1/2)
CF:カバーファクター
Nw:経糸の織密度(本/インチ)
Dw:経糸の繊度(dtex)
Nf:緯糸の織密度(本/インチ)
Df:緯糸の繊度(dtex)
The cover factor of the
CF = Nw · (Dw 1/2 ) + Nf · (Df 1/2 )
CF: Cover factor Nw: Weaving density of warp threads (book / inch)
Dw: Warp fineness (dtex)
Nf: Weft weaving density (book / inch)
Df: Weft fineness (dtex)
本実施形態の基布10は、単位面積当たりの質量(目付)が、100g/m2以上であることが好ましい。
前記目付は、120g/m2以上であることがより好ましく、150g/m2以上であることがさらに好ましい。
前記目付は、600g/m2以下であることが好ましく、500g/m2以下であることがより好ましい。
The
The basis weight is more preferably 120 g / m 2 or more, and further preferably 150 g / m 2 or more.
The basis weight is preferably 600 g / m 2 or less, and more preferably 500 g / m 2 or less.
前記経糸11や前記緯糸12を構成する鉱物繊維としては、例えば、ロックウールやバサルト繊維が挙げられる。
なかでも鉱物繊維としては、バサルト繊維が好ましい。
前記経糸11や前記緯糸12は、バサルト繊維の連続繊維で構成されることで高い抗張力を発揮し、基布10に引張応力などが加わった際にも隙間が形成され難い。
Examples of the mineral fibers constituting the
Among them, basalt fiber is preferable as the mineral fiber.
Since the
前記基布10に担持させる樹脂は、熱硬化性樹脂の中でも難燃性に優れているフェノール樹脂が好適である。
本実施形態の前記プリプレグ1では、未硬化な状態のフェノール樹脂が当該基布10に含浸された状態で備えられている。
該フェノール樹脂は、レゾールタイプであってもノボラックタイプであってもよい。
レゾールタイプのフェノール樹脂は、繰り返し単位に含まれるフェニル基の水素の一つがメトキシ基で置換された構造を有し、硬化後も水酸基を多く保有する。
そのため、レゾールタイプのフェノール樹脂は、燃焼に際して脱水縮合反応によって架橋構造を形成し易く、チャーの形成に有利となるとともに水蒸気を発生して可燃性ガスの希釈により燃焼性を低減させる効果を期待できる。
The resin to be supported on the
The
The phenol resin may be a resol type or a novolak type.
The resol type phenol resin has a structure in which one of the hydrogens of the phenyl group contained in the repeating unit is substituted with a methoxy group, and retains a large number of hydroxyl groups even after curing.
Therefore, the resole-type phenol resin is likely to form a crosslinked structure by a dehydration condensation reaction during combustion, which is advantageous for the formation of char and can be expected to have the effect of generating water vapor and reducing combustibility by diluting the flammable gas. ..
前記フェノール樹脂は、水溶性フェノール樹脂であることが好ましい。
フェノール樹脂が水溶性であることで水溶液や水エマルジョンの状態で基布10に含浸させることができ、プリプレグ1や繊維強化プラスチック100に残留溶媒が生じるおそれを抑制することができる。
プリプレグ1は、高い難燃性を有する繊維強化プラスチック100を形成する上で、アルコール類やケトン類などの有機溶媒の含有量が2質量%以下であることが好ましい。
プリプレグ1での有機溶媒の含有量は、1質量%以下であることがより好ましく、0.5質量%以下であることがさらに好ましい。
有機溶媒の含有量は、実質的に0質量%以下であることが特に好ましい。
該有機溶媒の含有量は、GC−MSなどにより測定することができる。
The phenol resin is preferably a water-soluble phenol resin.
Since the phenol resin is water-soluble, the
The
The content of the organic solvent in
It is particularly preferable that the content of the organic solvent is substantially 0% by mass or less.
The content of the organic solvent can be measured by GC-MS or the like.
本実施形態においては、繊維強化プラスチック100を形成するのに際して複数枚のプリプレグ1を積層して用いることが好ましい。
そのため、積層時にボイドなどが生じ難くなるように前記フェノール樹脂は、流動性が良好であることが好ましく、常温(23℃)において液状であることが好ましい。
In the present embodiment, it is preferable to stack and use a plurality of
Therefore, the phenol resin preferably has good fluidity and is preferably liquid at room temperature (23 ° C.) so that voids and the like are less likely to occur during lamination.
プリプレグ1におけるフェノール樹脂の含有量は、例えば、15質量%以上35質量%以下とされる。
プリプレグ1には、フェノール樹脂以外にも各種添加剤などが含有されてもよい。
しかしながら繊維強化プラスチック100に優れた難燃性を発揮させる上で、当該繊維強化プラスチック100には、前記鉱物繊維が65質量%を超える割合で含有されることが好ましい。
したがって、プリプレグ1における前記鉱物繊維の含有量も65質量%を超えていることが好ましく、70質量%を超えていることがより好ましい。
繊維強化プラスチック100やプリプレグ1における前記鉱物繊維の含有量は、71質量%以上であってもよく、72質量%以上であってもよい。
繊維強化プラスチック100やプリプレグ1における前記鉱物繊維の含有量は、通常、85質量%未満とされる。
繊維強化プラスチック100やプリプレグ1における前記鉱物繊維の含有量は、83質量%以下であってもよく、81質量%以下であってもよく、79質量%以下であってもよい。
The content of the phenol resin in
The
However, in order to make the fiber reinforced
Therefore, the content of the mineral fiber in
The content of the mineral fiber in the fiber reinforced
The content of the mineral fibers in the fiber reinforced
The content of the mineral fiber in the fiber reinforced
前記プリプレグ1に含有される添加剤としては、例えば、フェノール樹脂の硬化反応に寄与する触媒や硬化剤などが挙げられる。
また、前記添加剤としては、例えば、紫外線吸収剤、光安定剤、耐候剤、酸化防止剤、帯電防止剤、着色剤、抗菌剤、防鼠剤、防虫剤等が挙げられる。
Examples of the additive contained in the
In addition, examples of the additive include an ultraviolet absorber, a light stabilizer, a weather resistant agent, an antioxidant, an antistatic agent, a coloring agent, an antibacterial agent, an antibacterial agent, an insect repellent and the like.
前記プリプレグ1には、前記添加剤として難燃剤を加えてもよい。
前記難燃剤をプリプレグ1に含有させる場合、繊維強化プラスチック100の燃焼時に有害なガスを発生させない難燃剤を選択することが好ましい。
前記難燃剤としては、赤燐、ポリリン酸アンモンなどのリン系難燃剤や、臭素系難燃剤や塩素系難燃剤などのハロゲン系難燃剤などといったようなものよりも、水酸化アルミニウムや水酸化マグネシウムなどの金属水酸化物、炭酸カルシウムなどの炭酸金属塩、膨張黒鉛などを採用することが好ましい。
A flame retardant may be added to the
When the flame retardant is contained in the
The flame retardants include aluminum hydroxide and magnesium hydroxide rather than phosphorus-based flame retardants such as red phosphorus and ammon polyphosphate, and halogen-based flame retardants such as bromine-based flame retardants and chlorine-based flame retardants. It is preferable to use metal hydroxides such as, metal carbonates such as calcium carbonate, expanded graphite and the like.
前記添加剤のプリプレグ1におけるハロゲン系難燃剤の合計含有量は、通常、5質量%以下とされ、金属水酸化物、炭酸金属塩、又は膨張黒鉛の合計含有量は、通常、20質量%以下とされる。
The total content of the halogen-based flame retardant in
本実施形態のプリプレグ1は、単位面積当たりの質量(目付)が、120g/m2以上であることが好ましい。
前記目付は、150g/m2以上であることがより好ましく、180g/m2以上であることがさらに好ましい。
前記目付は、650g/m2以下であることが好ましく、600g/m2以下であることがより好ましい。
The
The basis weight is more preferably 150 g / m 2 or more, and further preferably 180 g / m 2 or more.
The basis weight is preferably 650 g / m 2 or less, and more preferably 600 g / m 2 or less.
本実施形態の繊維強化プラスチック100は、前記フェノール樹脂に硬化反応が生じる温度(硬化開始温度)以上にプリプレグ1を加熱することにより形成される。
繊維強化プラスチック100は、プリプレグ1を厚み方向に加圧しつつ加熱することによって作製されることが好ましい。
このことにより余分なフェノール樹脂が排除され、鉱物繊維の含有割合がプリプレグ1よりも高い繊維強化プラスチック100を得ることができる。
The fiber-reinforced
The fiber reinforced
As a result, the excess phenol resin is eliminated, and the fiber reinforced
図に例示する本実施形態の繊維強化プラスチック100は、複数のプリプレグ1を積層一体化させたもので、使用するプリプレグ1の枚数に応じた多層構造を有している。
本実施形態の繊維強化プラスチック100は、4枚のプリプレグ1を熱プレスして積層一体化されたプレス成形品であり、一表面側から他表面側にかけて順に、第1層100a、第2層100b、第3層100c及び第4層100dの層構造を備えた多層構造体となっている。
The fiber reinforced
The fiber-reinforced
第1層100a、第2層100b、第3層100c及び第4層100dのそれぞれは、前記プリプレグ1が熱硬化されてなる硬化物によって構成されている。
第1層100aから第4層100dまでの各層を構成するプリプレグ1は、基布10やフェノール樹脂の種類や含有割合などが共通していても異なっていてもよい。
例えば、本実施形態の繊維強化プラスチック100は、第1層100aにおける基布10を綾織物とし、第2層100bから第4層100dまでの基布10を平織物としてもよい。
プリプレグ1を複数積層する場合でも少なくとも1つの前記基布10が綾織物又は朱子織物であることで全ての基布が平織物である場合に比べて当該繊維強化プラスチック100が成形容易となり得る。
Each of the
The
For example, in the fiber reinforced
Even when a plurality of
繊維強化プラスチック100は、厚さが厚い方が高い難燃性を示しやすい。
繊維強化プラスチック100は、平均厚さが0.5mm以上であることが好ましい。
繊維強化プラスチック100の平均厚さは、0.7mm以上であることがより好ましく、0.9mm以上であることがさらに好ましい。
繊維強化プラスチック100の平均厚さは、軽量性を考慮すると平均厚さが10mm以下であることが好ましい。
繊維強化プラスチック100の平均厚さは、8mm以下であることがより好ましく、6mm以下であることがさらに好ましい。
繊維強化プラスチック100の平均厚さは、例えば、その体積を外表面の面積で除して求めることができる。
繊維強化プラスチック100は、例えば、厚さが1mm以下となる領域が占める面積割合(外表面全体の面積に占める割合)が30%以下であることが好ましく、20%以下であることがより好ましい。
The thicker the fiber reinforced
The fiber reinforced
The average thickness of the fiber reinforced
The average thickness of the fiber reinforced
The average thickness of the fiber reinforced
The average thickness of the fiber reinforced
For the fiber reinforced
プリプレグ1を複数用いて前記基布10が複数枚積層されている積層構造を有することで、一つの基布10において局所的な糸間の隙間が形成されたとしても他の基布の糸によって隙間が塞がれ得る。
即ち、同じ厚さの繊維強化プラスチックであっても、1枚の厚い基布しか備えていないと当該基布に隙間ができると繊維強化プラスチック100を厚さ方向全体にわたって貫通する隙間となってしまうが、複数枚の基布10が積層されている本実施形態の繊維強化プラスチック100ではそのような事態が防止され得る。
By having a laminated structure in which a plurality of the
That is, even if the fiber reinforced plastics have the same thickness, if only one thick base cloth is provided, if a gap is formed in the base cloth, the gap will penetrate the fiber reinforced
本実施形態の繊維強化プラスチック100は、積層方向上下において隣り合う2枚の基布10の経糸11どうし、及び、緯糸12どうしが0°を超え90°未満の角度をもって交差するように配されることが好ましい。
上下において隣り合う2枚の基布10の経糸11どうし、及び、緯糸12どうしが成す角度は、10°以上80°以下であることが好ましく、20°以上70°以下であることがより好ましく、30°以上60°以下であることがさらに好ましい。
The fiber-reinforced
The angle formed by the
本実施形態では平板状の繊維強化プラスチック100を例示しているが、繊維強化プラスチック100は、3次元形状を有していてもよく、その形状が特に限定されるものではない。
また、本実施形態の繊維強化プラスチック100は、さらに表装シートを積層したり、表面に塗装を施したりするなどして各種の部材として用いられ得る。
In the present embodiment, the flat plate-shaped fiber reinforced
Further, the fiber reinforced
本実施形態の繊維強化プラスチック100は、例えば、電気・電子機器の筐体や基板材;配管材、壁材、屋根材などの建築用部材;自転車、オートバイ、自動車、鉄道車両、船舶、航空機、ロケットなどの移動体のボディーや内部部品を構成するための部材;などとして用いられ得る。
本実施形態の繊維強化プラスチック100は、例えば、バンパー、フロントグリル、フェンダー、サイドモールなどの自動車用ボディーパーツとして利用され得る。
本実施形態の繊維強化プラスチック100は、例えば、自動車用の内装材、バッテリーケース(収用器)、バッテリーカバー(蓋)などのエンジンルーム内に配される部材などにも利用され得る。
The fiber reinforced
The fiber reinforced
The fiber reinforced
本実施形態のプリプレグや繊維強化プラスチックの具体的な態様や用途は上記に限定されるものではなく、本発明は、上記の特定の例示に何等限定されるものではない。 The specific embodiments and uses of the prepreg and the fiber reinforced plastic of the present embodiment are not limited to the above, and the present invention is not limited to the above specific examples.
次に実施例を挙げて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 Next, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.
(実施例1)
レゾールタイプのフェノール樹脂を水溶媒に分散させた塗工液を調製した。
大きさ1m2の正方形のバサルト繊維の朱子織物(目付380g/m2)に塗工液を塗布し、該塗工液を乾燥させて、フェノール樹脂を146g担持させ、バサルト繊維が72質量%含まれているプリプレグを作製した。
該プリプレグを4層積層して箱型の金型にセットし、プレス機(150℃)で加圧して箱型の繊維強化プラスチックを成形した。
得られた繊維強化プラスチックは、全体的に厚さ1mmで、外観良好なものとなっていた。
この箱型の繊維強化プラスチックの難燃性を評価すべく、該繊維強化プラスチックの底部分を下から800℃の炎で10分間加熱した。
その結果、10分経過しても炎が貫通しないことが確認でき、繊維強化プラスチックが優れた難燃性を有していることが確認できた。
(Example 1)
A coating liquid in which a resole-type phenol resin was dispersed in an aqueous solvent was prepared.
A coating liquid is applied to a square basalt fiber brocade fabric (grain 380 g / m 2 ) having a size of 1 m 2 , and the coating liquid is dried to support 146 g of phenol resin, and contains 72% by mass of basalt fiber. The prepared prepreg was prepared.
Four layers of the prepreg were laminated and set in a box-shaped mold, and pressed with a press machine (150 ° C.) to form a box-shaped fiber reinforced plastic.
The obtained fiber reinforced plastic had an overall thickness of 1 mm and had a good appearance.
In order to evaluate the flame retardancy of this box-shaped fiber reinforced plastic, the bottom portion of the fiber reinforced plastic was heated from below with a flame at 800 ° C. for 10 minutes.
As a result, it was confirmed that the flame did not penetrate even after 10 minutes had passed, and it was confirmed that the fiber reinforced plastic had excellent flame retardancy.
(実施例2)
プリプレグの基布を朱子織物から綾織物に変更した以外は実施例1と同様にプリプレグ及び繊維強化プラスチックを作製し、実施例1と同様に難燃性を評価した。
(Example 2)
A prepreg and a fiber-reinforced plastic were produced in the same manner as in Example 1 except that the base cloth of the prepreg was changed from a red woven fabric to a twill woven fabric, and the flame retardancy was evaluated in the same manner as in Example 1.
(実施例3)
プリプレグの基布を朱子織物から綾織物に変更し、プリプレグを8層積層して厚さ2mm繊維強化プラスチックを作製した以外は実施例1と同様にプリプレグ及び繊維強化プラスチックを作製し、実施例1と同様に難燃性を評価した。
(Example 3)
The prepreg and the fiber reinforced plastic were produced in the same manner as in Example 1 except that the base cloth of the prepreg was changed from the red woven fabric to the twill woven fabric and eight layers of the prepreg were laminated to produce a fiber reinforced plastic having a thickness of 2 mm. The flame retardancy was evaluated in the same manner as above.
(実施例4)
プリプレグの基布を朱子織物から平織物に変更した以外は実施例1と同様にプリプレグ及び繊維強化プラスチックを作製し、実施例1と同様に難燃性を評価した。
尚、このとき得られたプリプレグの成形性は実施例1〜3に比べるとやや劣るものとなっていることが確認できた。
(Example 4)
A prepreg and a fiber-reinforced plastic were produced in the same manner as in Example 1 except that the base cloth of the prepreg was changed from a red woven fabric to a plain woven fabric, and the flame retardancy was evaluated in the same manner as in Example 1.
It was confirmed that the moldability of the prepreg obtained at this time was slightly inferior to that of Examples 1 to 3.
(比較例1)
プリプレグの基布を朱子織物から綾織物に変更するとともに塗工液の溶媒を水に代えてメタノールとし、バサルト繊維含有率が65質量%のプリプレグ及び繊維強化プラスチックを作製したこと以外は実施例1と同様にプリプレグ及び繊維強化プラスチックを作製し、実施例1と同様に難燃性を評価した。
尚、このとき得られた繊維強化プラスチックは、10分間加熱する間に下方から当てた炎が上方に貫通してしまった。
(Comparative Example 1)
Example 1 except that the base cloth of the prepreg was changed from the red woven fabric to the twill woven fabric and the solvent of the coating liquid was changed to methanol instead of water to prepare a prepreg having a basalt fiber content of 65% by mass and a fiber reinforced plastic. A prepreg and a fiber reinforced plastic were prepared in the same manner as in Example 1, and the flame retardancy was evaluated in the same manner as in Example 1.
The fiber-reinforced plastic obtained at this time was heated for 10 minutes, and the flame applied from below penetrated upward.
(比較例2)
塗工液の溶媒を水に戻し、バサルト繊維含有率が60質量%のプリプレグ及び繊維強化プラスチックを作製したこと以外は比較例1と同様にプリプレグ及び繊維強化プラスチックを作製し、比較例1と同様に難燃性を評価した。
尚、このとき得られた繊維強化プラスチックは、比較例1のものと同様に10分間加熱する間に下方から当てた炎が上方に貫通してしまった。
以上の結果を下記表に示す。
(Comparative Example 2)
The prepreg and fiber reinforced plastic were prepared in the same manner as in Comparative Example 1 except that the solvent of the coating liquid was returned to water to prepare a prepreg and fiber reinforced plastic having a basalt fiber content of 60% by mass, and the same as in Comparative Example 1. The flame retardancy was evaluated.
The fiber-reinforced plastic obtained at this time was heated for 10 minutes in the same manner as in Comparative Example 1, and the flame applied from below penetrated upward.
The above results are shown in the table below.
上記の結果からも、本発明によれば難燃性に優れた繊維強化プラスチックや、このような繊維強化プラスチックを製造するのに適したプリプレグが提供されることがわかる。 From the above results, it can be seen that according to the present invention, a fiber reinforced plastic having excellent flame retardancy and a prepreg suitable for producing such a fiber reinforced plastic are provided.
1:プリプレグ、11:経糸、12:緯糸、100:繊維強化プラスチック 1: Prepreg, 11: Warp, 12: Weft, 100: Fiber reinforced plastic
Claims (9)
少なくとも1つの前記基布が鉱物繊維で構成された糸で織られた織物で、
前記樹脂がフェノール樹脂であり、
前記鉱物繊維が65質量%を超え85質量%未満の割合で含有されている繊維強化プラスチック。 A fiber reinforced plastic comprising one or more base fabrics and a resin supported on the base fabrics.
A woven fabric in which at least one of the base fabrics is woven with threads composed of mineral fibers.
The resin is a phenol resin,
A fiber reinforced plastic containing the mineral fibers in a proportion of more than 65% by mass and less than 85% by mass.
前記基布が鉱物繊維で構成された糸で織られた織物で、
前記樹脂がフェノール樹脂であり、
前記鉱物繊維が65質量%を超え85質量%未満の割合で含有されているプリプレグ。 A prepreg comprising a base cloth and an uncured resin supported on the base cloth.
A woven fabric in which the base fabric is woven with threads composed of mineral fibers.
The resin is a phenol resin,
A prepreg containing the mineral fiber in a proportion of more than 65% by mass and less than 85% by mass.
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